От генной терапии до лечения болезни Альцгеймера, от предсказания рака поджелудочной железы до новаторских методов репродукции — в 2023 году было сделано множество многообещающих открытий, которые повлияют на здоровье и медицину.
Агонисты рецепторов глюкагоноподобного пептида-1
В пустынях юго-запада США обитает монстр — точнее, гильский монстр (англ. Gila monster, лат. Heloderma suspectum), ящерица, у которой не совсем заслуженная репутация. Безусловно, её укусы весьма опасны за счёт сильнодействующего яда. Однако в пасти этого пугливого и неприметного существа учёные обнаружили нечто невероятное: химическое вещество, которое привело к созданию первого аналога глюкагоноподобного пептида-1 — класса лекарств, признанного в этом году главным научным прорывом года по версии ScienceAdviser.
Глюкагоноподобный пептид-1, или GLP-1 (ГПП-1), часто называют кишечным гормоном, но в конечном итоге он влияет на все внутренние органы, от желудка до мозга. Уже на ранних этапах изучения гормона стало ясно, что он играет важную роль в регулировании уровня сахара в крови, что привело к появлению препаратов для лечения диабета, которые имитируют его действие, активируя рецептор ГПП-1. Эти препараты получили название агонистов рецепторов ГПП-1.
В начале врачи заметили, что люди, принимающие эти препараты, также зачастую теряют вес, и в 2014 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (Food and Drug Administration, FDA) одобрило один из таких препаратов для лечения ожирения. Однако по-настоящему популярны как средства для снижения веса агонисты рецепторов GLP-1 стали только после создания варианта, который можно было бы принимать еженедельно, а не ежедневно.
Как объясняет Дженнифер Кузин-Френкель из Science, у препаратов для снижения веса печальное прошлое. Это связано с тем, что в нашем обществе ожирение ошибочно связывают с недостатком силы воли, а не с физиологическими особенностями. Кроме того, оказалось невероятно сложно разработать препараты, которые действительно способствовали бы снижению веса, не будучи при этом вредными или даже опасными. Именно с учётом этих обстоятельств данные препараты удостоены чести стать прорывом этого года.
«Новые методы лечения меняют не только подход к лечению ожирения, но и его понимание — как хронического заболевания, уходящего корнями в биологию, а не простого недостатка силы воли». — Дженнифер Кузин-Френкель.
Вне всяких сомнений, эти препараты «меняют медицину, популярную культуру и даже мировые фондовые рынки, причём как в лучшую, так и в худшую сторону», — пишет Кузин-Франкель. Но они также демонстрируют свои достоинства с медицинской точки зрения. В отличие от своих предшественников, агонисты рецепторов GLP-1 являются высокоэффективными препаратами для снижения веса с умеренными и контролируемыми побочными эффектами. Тем самым они меняют ситуацию для многих людей, для которых лишний вес имеет негативные последствия для здоровья. Клинические исследования показывают, что они улучшают состояние здоровья сердца и почек у людей с ожирением или диабетом, а сейчас их исследуют и для лечения других заболеваний, в том числе наркотической зависимости. «Отдавая должное этим методам лечения, мы также признаём неопределенность и даже тревогу, которые несёт с собой такое изменение», — пишет она. «Мы также признаём, что ожирение сопровождается медицинскими и социальными аспектами, и что многие люди, которых окружающие считают полными, здоровы и не испытывают особого желания или острой необходимости сбрасывать вес».
Другие опасения по поводу этих препаратов связаны с тем, что они дорогостоящие и людям, возможно, придётся принимать их всю жизнь. Как отмечает главный редактор журнала Science Холден Торп в редакционной статье, «при всей своей перспективности агонисты рецепторов GLP-1 порождают больше вопросов, чем дают ответов, что характерно для настоящего прорыва».
Иммунотерапия болезни Альцгеймера
В первый месяц этого года началась новая эра в области лечения болезни Альцгеймера, когда американские регулирующие органы одобрили препарат леканемаб — второе антитело, нацеленное на амилоид-β, вслед за спорным одобрением адуканумаба. Ожидается, что в скором времени будет одобрен еще один препарат — донанемаб. Оба этих новых антитела продемонстрировали свою эффективность в клинических испытаниях, хоть и скромно, замедлив потерю когнитивных способностей всего на 27—35%. Это повод для надежды для десятков миллионов людей, страдающих болезнью Альцгеймера, по всему миру, а также их семей и близких — и именно поэтому эти препараты могут претендовать на звание прорывных в этом году по версии ScienceAdviser.
Однако важно отметить, что приём этих препараты не даёт полного излечения и сопряжён с серьёзными рисками. В частности, наблюдается связь приёма препаратов с отёком мозга и кровоизлиянием; в редких случаях побочные эффекты приводили и к летальному исходу. Кроме того, как отмечают Тодд Голде и Аллан Леви в журнале Perspective for Science, «вопиющим недостатком многих из этих испытаний было отсутствие расового разнообразия среди участников». И действительно, остаётся много вопросов, в том числе о том, могут ли эти методы лечения в самом деле отсрочить появление симптомов, а не только замедлить их прогрессирование.
И всё же, по словам Голда и Леви, «это первый шаг» к конечной цели — замедлению и предотвращению болезни Альцгеймера. «Надеемся, что уроки, извлечённые из предыдущих неудач и успехов … могут быть прагматично применены для оптимизации терапевтических открытий, разработки и проведения клинических исследований».
Первая в мире генная терапия на основе CRISPR становится доступной
CRISPR получил одобрение от регуляторных органов в Великобритании 16 ноября, а в США — 8 декабря. С помощью этого метода можно вылечить серповидноклеточную анемию и бета-талассемию — генетические заболевания, поражающие красные кровяные тельца. Гемоглобин, содержащийся в красных кровяных тельцах, переносит кислород по организму. Ошибки в генах гемоглобина приводят к образованию хрупких кровяных телец, вызывающих нехватку кислорода в организме — состояние, известное как анемия. Пациенты с серповидноклеточной анемией также страдают от инфекций и сильных болей, когда серповидные клетки образуют сгустки и препятствуют кровотоку, а пациентам с бета-талассемией приходится переливать кровь каждые три-четыре недели.
Недавно одобренная генная терапия, получившая название CASGEVY, исправляет дефектные гены гемоглобина в стволовых клетках костного мозга пациента, чтобы они могли вырабатывать функционирующий гемоглобин. Стволовые клетки пациента забираются из костного мозга, редактируются в лаборатории, а затем вводятся обратно пациенту. Одна процедура потенциально может вылечить некоторых пациентов на всю жизнь.
Двое изобретателей, которые доработали CRISPR (сокращение от «clustered regularly interspaced short palindromic repeats») для работы в качестве точного инструмента редактирования генов, Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, были удостоены Нобелевской премии по химии всего три года назад, в 2020 году.
Это лишь первая из десятков потенциальных разработок для лечения других генетических заболеваний, рака или бесплодия.
Исследователи получили здоровых детёнышей мышей от двух отцов
Да, вы не ослышались. Исследователи из Японии представили на научной конференции доказательства того, что можно получить здоровых, плодовитых мышат без яйцеклетки от самки мыши.
Сперва были получены яйцеклетки из стволовых клеток, взятых из клеток кожи самца мыши. Эти яйцеклетки оплодотворили спермой другого самца, а затем оплодотворённую яйцеклетку перенесли в самку мыши, где она выросла и созрела.
Хотя только семь из более чем 600 имплантированных эмбрионов превратились в мышат, потомство росло нормально и было плодовитым во взрослом возрасте.
Пока неизвестно, будут ли мышата развиваться точно так же, как те, что рождаются при обычном размножении. Эти результаты ещё не опубликованы в рецензируемом журнале, а аналогичные предварительные эксперименты на людях пока не увенчались успехом (редакция ХХ2 века не уверена в достоверности данного сообщения, ждём публикации).
Учёные составили карту всех связей в мозге насекомого
Учёные впервые составили полную схему «проводов» мозга насекомого. Это может показаться не очень впечатляющим, но мозг даже плодовой мушки содержит огромные сети взаимосвязанных нейронов, которые называются коннектомом.
До настоящего времени полностью была составлена карта мозга некоторых червей, у которых всего пару сотен связей.
Но полная карта коннектома личинки плодовой мухи показывает, что в ней содержится более 3000 нейронов и более полумиллиона связей между ними. На составление этой карты у международной команды учёных ушло более пяти лет. Хотя мозг плодовой мушки сравнительно прост, разработанные методики помогут в будущем составлять карты и более сложных мозгов.
Нейронные цепи в мозге плодовой мушки похожи на нейронные сети, используемые в машинном обучении. Понимание сходства и сложности коннектома мозга мухи может помочь расшифровать, как работает человеческий мозг и как развиваются неврологические заболевания. Это также может привести к разработке новых методов машинного обучения и более эффективных систем искусственного интеллекта.
Клетки, вырабатывающие пигмент, «застревают», вызывая появление седых волос
Учёные установили, что когда вырабатывающие пигмент клетки, меланоциты, застревают в незрелом состоянии, они не могут выработать светлый, коричневый, рыжий или чёрный цвет волос. Такое заторможенное состояние приводит к поседению волос. Новые волосы растут из фолликулов, расположенных в коже, где также находятся меланоциты.
Исследователи из Нью-Йоркского университета наблюдали, как отдельные стволовые клетки меланоцитов мигрировали вверх и вниз по волосяным фолликулам мышей в течение двух лет. Оказалось, что стволовые клетки меланоцитов могут переходить от серых незрелых стволовых клеток к зрелым окрашенным клеткам в течение всего жизненного цикла волоса. Но по мере старения волос стволовые клетки меланоцитов становятся вялыми после нескольких циклов и задерживаются у основания волоса в виде незрелых меланоцитов. Когда пигмент не вырабатывается, волосы седеют.
Бактерии помогают раковым клеткам распространяться более агрессивно
В результате исследования учёные обнаружили, что некоторые бактерии, часто встречающиеся в опухолях желудочно-кишечного тракта, напрямую помогают раковым клеткам ускользать от иммунного ответа организма.
Эти бактерии не только взаимодействуют с опухолевыми клетками, способствуя прогрессированию рака, но и помогают им быстрее распространяться, разрушая противораковые средства и снижая эффективность лечения.
Это исследование позволяет предположить, что некоторые противораковые препараты эффективны потому, что они также убивают бактерии, живущие в опухоли. Понимание того, как микроокружение опухоли влияет на её выживание и прогрессирование, может открыть новые возможности для лечения рака.
ИИ определяет людей, подверженных наибольшему риску развития рака поджелудочной железы
Новый инструмент искусственного интеллекта (ИИ) может спрогнозировать рак поджелудочной железы за три года до постановки диагноза благодаря выявлению определённых закономерностей в истории болезни пациентов.
Рак поджелудочной железы встречается редко, однако он занимает третье место среди причин смертности от рака. Он настолько смертоносен, потому что обнаруживается, как правило, на поздних стадиях, когда болезнь поражает другие области организма.
Симптомы ранней стадии рака поджелудочной железы легко неправильно диагностировать, но многие пациенты могли бы прожить дольше, если бы рак обнаружили на ранней стадии. В связи с этим учёные обучили алгоритм искусственного интеллекта на медицинских картах 6,2 миллиона человек из Дании за 41 год, чтобы выявить закономерности, скрытые в записях 24000 пациентов, у которых впоследствии развился рак поджелудочной железы.
В медицинских картах каждое заболевание записывается с помощью кода. Модель искусственного интеллекта проанализировала комбинации кодов этих заболеваний и время их возникновения. Сравнивая конкретные последовательности заболеваний, предшествовавших диагностике рака поджелудочной железы, модель искусственного интеллекта научилась определять людей, подверженных наибольшему риску развития заболевания.
Затем учёные протестировали инструмент искусственного интеллекта, проанализировав записи почти 3 миллионов американских ветеранов за 21 год. Компьютерный алгоритм правильно определил почти 4000 человек, причём за три года до того, как у них действительно был диагностирован рак поджелудочной железы. Исследование показывает, что модели искусственного интеллекта могут быть столь же точными, как и генетические тесты, в прогнозировании риска развития рака поджелудочной железы. Поскольку рак поджелудочной железы встречается так редко, генетический скрининг в настоящее время рекомендуется только людям с высоким риском или тем, у кого в семейном анамнезе есть это заболевание.
Провал года по версии ScienceAdviser
Постоянные читатели ScienceAdviser уже знают, что социальная сеть, ранее известная как Twitter (заблокирован на территории РФ на основании требования Генпрокуратуры), в этом году сильно просела. Согласно простому опросу, многие из читателей начали использовать альтернативы. И они не одиноки — по мере того как Илон Маск начал вносить изменения, исследователи стали отказываться от платформы, которая теперь называется X.
Дело не только в том, что сайт стал кишеть фанатизмом и ненавистью. Использовать платформу для проведения исследований стало практически невозможно, поскольку Маск закрыл доступ к API сайта. Несмотря на то что в следующем году независимые исследователи получат доступ к данным благодаря принятому Европейским союзом закону о цифровых услугах, остаётся неясным, насколько это будет хорошей альтернативой беспрепятственному доступу, который был раньше.
И, честно говоря, это просто позор. Twitter во многих отношениях был благом для учёных и научного сообщества. Только время покажет, смогут ли новые социальные сети объединить людей таким же образом.
